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第九章:浮力(知识梳理)

2022-12-26 来源:画鸵萌宠网
第九章:浮力

(一)浮力基本知识点

1、浮力的定义:

一切浸入液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它竖直向上的力 叫浮力。 2、浮力方向:竖直向上,施力物体:液(气)体 3、浮力产生的原因(实质):液(气)体对物体向上的压力大于向下的压力,向上、向下的压力差 即浮力。 4、物体的浮沉条件:

(1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。 (2)请根据示意图完成下空。

G

G G F浮 F浮 F浮 F浮 G 下沉 悬浮 上浮 漂浮

F浮 < G F浮 = G F浮 > G F浮 = G

ρ液<ρ物 ρ液 =ρ物 ρ液 >ρ物 ρ液 >ρ物

(3)说明:

① 密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)。

②一物体漂浮在密度为ρ的液体中,若露出体积为物体总体积的1/3,则物体密度为 2/3ρ

分析:F浮 = G 则:ρ

V排g =ρ

Vg

F浮 ρ物=( V排/V)·ρ液= 2/3ρ液 ③ 悬浮与漂浮的比较 相同: F浮 = G 不同:悬浮ρ液 =ρ

G ;V排=V物 漂浮ρ液 <ρ物;V排④判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较F浮 与G或比较ρ液与ρ物 。 5、阿基米德原理:

(1)内容:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。

(2)公式表示:F浮 = G排 =ρ

V

g 从公式中可以看出:液体对物体的浮力与液体的密度

和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。 (3)适用条件:液体(或气体)

6、漂浮问题“五规律”:(历年中考频率较高)

规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力; 规律二:同一物体在不同液体里,所受浮力相同;

规律三:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;

规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;

规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。

7、浮力的利用: (1)轮船:

工作原理:要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心

的,使它能够排开更多的水。

排水量:轮船满载时排开水的质量。单位 t 。

m

由排水量m 可计算出:排开液体的体积V排= ρ液 ;也可求出排开液体的重力 G排 = m g ;轮船受到的浮力F浮 = m g 轮船和货物共重G=m g 。

(2)潜水艇:工作原理:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。 (3)气球和飞艇:

气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体如:氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。 (4)密度计:

原理:利用物体的漂浮条件来进行工作。 构造:下面的铝粒能使密度计直立在液体中。 刻度:刻度线从上到下,对应的液体密度越来越大

(二)浮力重难点解析

1.关于液面升降的问题.

分析 其实质是比较变化前后的V排.

例: 一块冰浮于水面,如图.那么当冰熔化前后,其水面将______(选填“升高”、“降低”或“不变”)

解: 冰熔化前:由于漂浮,F浮=G物.则V排=m冰g/ρ水g=m冰/ρ水. 冰熔化后:由于m水=m冰,由ρ=m/V得 V化水=m水/ρ水=m冰/ρ水

因 V排水=V化水,即冰熔化成水后,刚好填满原来被冰排开的水的体积,因此,水面保持不变. 冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变,冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。 2.如何用浮力知识来测固体或液体的密度. A.测固体的密度

例一 请利用弹簧测力计、水、烧杯测出一块小石头(ρ物>ρ水)的密度. ① 实验原理 F浮=G-F拉(称重法) ② 步骤

a 用弹簧测力计先测出小石块在空气中的重力记为G石;

b 用弹簧测力计悬吊着小石块,使之浸没在水杯中,并记下此时弹簧测力计的示数为F拉; c 由F浮+F拉=G可求得小石块浸没在水中受到的浮力为F浮=G石-F拉; d 由F浮=ρ液gV排和G=mg=ρ物gV物及V物=V排得ρ石=

ρ水

例二 利用量筒、水、细针测出不沉于水的蜡块(ρ物<ρ水)密度. ① 实验原理 F浮=G(漂浮法) ② 步骤

a 先往量筒中倒入适量的水,记下水的体积为V0;

b 然后往量筒中放入小蜡块,待小蜡块静止后,记下水面现在所对应的刻度为V1,即蜡块漂浮时V排=V1-V0;

c 用细针将蜡块全部按入水中,记下现在水面刻度为V2,此时蜡块的体积为V蜡=V2-V0; d 利用漂浮条件F浮=G,即ρ

gV排=ρ

gV蜡得出ρ蜡= ρ水

B.测液体的密度 第一种方法

原理 F浮=G-F拉和F浮=ρ液gV排.(称重法)

器材 弹簧测力计、烧杯、适量的水、适量的待测液体和一个密度大于水和液体的物体. 过程 用上述器材分别测出物体在水中和待测液体中的浮力,则有 即:ρ

第二种方法

原理 F浮=G物(漂浮法)

器材 量筒、水和待测液体、一个密度比水和待测液体小的物体.

过程 用上述器材分别测出物体在水中和待测液体中的V排即可,即:由G物=F浮水和G物=F浮液可知

ρ水gV排水=ρ液gV排液,也即ρ液=

6.掌握计算浮力大小的四种方法.

A.称重法.利用弹簧测力计两次读数不等来计算浮力. 基本公式 F浮=G-F拉

B.压力差法.利用浮力产生的原因来计算浮力. 基本公式 F浮=F向上-F向下.

适用范围 此法用于判断物体是否受到浮力或计算浸没深度已知的规则物体所受的浮力. C.原理法.利用阿基米德原理来计算浮力. 基本公式 F浮=G排液或F浮=ρ液gV排液. 适用范围 普遍适用.

D.平衡法.利用物体漂浮或悬浮的条件来计算浮力. 基本公式 F浮=G物、F浮+N支=G物、F浮=G物+F拉.

适用范围 漂浮体、悬浮体、沉底、连接体等.

其中称重法、原理法、平衡法是常用的计算浮力的方法.其它方法一般都要与原理法联合使用,才能顺利完成浮力问题的解答.

7.求解浮力问题的一般步骤 a 明确研究对象

b 明确研究对象所处的运动状态.(漂浮、悬浮、沉底、上浮或下沉等) c 对研究对象进行受力分析,并画出受力示意图.(除分析重力、浮力外,还要注意是否有其它相关联的物体对它有拉力、压力等) d 列出物体处于平衡状态下的力的平衡方程(在展开方程时,应注意抓住题中的关键字“全浸”、“部分浸”、“漂浮”、“沉底”、“露出水面”等) e 解方程求出未知量.

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